面向C-C++程序函數(shù)調用關系的靜態(tài)分析方法研究.pdf

1、函數(shù)調用關系反映了軟件系統(tǒng)中函數(shù)間的依賴關系，在程序的理解與分析、軟件的測試與維護、編譯優(yōu)化、過程間數(shù)據(jù)流分析等眾多軟件工程領域中都有著廣泛的應用。完整的函數(shù)調用關系可以更好地輔助程序驗證和死鎖分析，提升驗證和分析結果的完備性?，F(xiàn)有的靜態(tài)分析方法多數(shù)在程序編譯過程中獲得函數(shù)調用關系，但得到的結果只能對程序實際執(zhí)行時的函數(shù)調用作出近似表達，無法得到程序中需要在運行時動態(tài)確定的函數(shù)調用，影響了其分析結果的準確性，例如通過函數(shù)指針實現(xiàn)的函數(shù)調

2、用，以及面向對象語言中的虛函數(shù)調用等。
　　針對上述問題，本文提出了一種基于控制流圖(Control Flow Graph，CFG)的函數(shù)調用關系靜態(tài)分析方法CR-CFG(Call Relations-CFG)。與已有靜態(tài)分析方法相比，CR-CFG能夠較為準確地分析函數(shù)指針和虛函數(shù)調用。本文的主要工作如下:
　　(1)代碼信息的靜態(tài)提取。利用本文實現(xiàn)的GCC插件靜態(tài)獲取源文件中的類型定義和函數(shù)CFG等信息，并將獲得的信息以格

3、式化形式存入文件中。依據(jù)可執(zhí)行文件名和make命令生成的信息，靜態(tài)獲取可執(zhí)行文件依賴的所有源文件和目標文件的名稱和路徑，分析源文件和目標文件對應的類型和函數(shù)信息文件以及虛函數(shù)表文件，建立完整的類型和函數(shù)信息模型，并構建函數(shù)分析路徑。
　　(2)程序的模擬仿真。本文提出一種基于流敏感和上下文敏感的仿真算法，該算法依據(jù)已建立的信息模型，模擬程序執(zhí)行過程，靜態(tài)分析程序中每條分析路徑上的語句。在分析過程中針對C/C++程序中的特殊語法作出

4、相應處理，如與函數(shù)指針相關變量的賦值、函數(shù)指針和虛函數(shù)調用的解析，以及模擬異常處理等。
　　(3)繪制函數(shù)調用圖?；诜抡嫠惴ǖ姆治鼋Y果，生成完整的函數(shù)調用關系，并利用Graphviz工具繪制函數(shù)調用圖。
　　(4)通過具體程序實例驗證CR-CFG的正確性和完備性，并與現(xiàn)有的靜態(tài)分析工具進行對比。同時為了驗證程序的性能，對一些C/C++開源代碼進行了相關測試。實驗結果表明，本文提出的靜態(tài)分析方法CR-CFG可以較為準確地分析